13/May/07

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Nueva explicación para las explosiones más grandes del Universo

Hay un cierto tipo de explosiones cósmicas que se convierten, en un instante, en la cosa más brillante del Universo, emitiendo durante unos segundos tanta radiación como un millón de galaxias.

No te preocupes por buscar alguna en el cielo, dado que la mayor parte de la luz está en la parte del espectro de los rayos gamma, un dominio que no podemos ver.

Sin embargo, los astrónomos observan estas colosales explosiones de rayos gamma con sus telescopios espaciales.

En general están de acuerdo en que sólo el nacimiento de un agujero negro podría aportar suficiente chispa para uno de estos intensos destellos, pero aún queda un grado de incertidumbre sobre qué convierte la energía de un agujero negro recién nacido en radiación que los astrónomos puedan detectar.

Recientes observaciones sugieren que este "conversor" es un rayo magnético de alta potencia, y no – como muchos teóricos creen – un chorro de alta velocidad de material caliente.

Este es el último debate sobre estos objetos excepcionalmente luminosos llamados explosiones de rayos gamma. Los investigadores discutían previamente si los GRBs provenían de nuestra galaxia o de fuera, y más tarde si surgían de una estrella moribunda o de la fusión de dos estrellas de neutrones.

El consenso actual es que la mayoría de los GRBs son las campanas fúnebres de una estrella masiva en una galaxia lejana. Tras agitar su suministro de combustible, el núcleo de la estrella colapsa en un agujero negro (o en una estrella de neutrones, comparativamente igual de densa), lo que actúa como un "motor central" para los dos chorros que salen de los polos.

Estos chorros es donde se transforma la energía del colapso en rayos gamma, pero nosotros sólo observamos un GRB si estamos alineados con uno de los chorros.

Esta descripción general está bastante bien establecida, pero la gran pregunta, de acuerdo con Tsvi Piran de la Universidad Hebrea de Jerusalén, es qué forma los chorros.

Cuando tú eres un chorro

El ampliamente aceptado modelo de la bola de fuego supone que las capas exteriores de una estrella moribunda se calientan a una gran temperatura. Este material caliente se expande hacia fuera en todas las direcciones, pero la expansión es más fácil a lo largo del eje rotacional de la estrella. Por tanto, el material de movimiento rápido emerge en los polos como chorros gemelos.

Pero el satélite Swift, un observatorio de la NASA dedicado a los GRB, ha detectado un número de GRBs que parecen desafiar ek modelo de bola de fuego.

"Swift ha visto muchos GRBs misteriosos", cuenta Piran a SPACE.com. "Diría que la mitad de los casos tienen algo inesperado".

De los más de 200 GRBs que Swift ha registrado, algunos han tenido una luminiscencia de rayos-X muy larga, mientras que otros se han disipado y rebrillado de nuevo súbitamente.

"Lo que encontramos es que el motor centra no muere inmediatamente sino que continúa inyectando material en el flujo durante miles de segundos", dijo el teórico Dimitrios Giannios del Instituto Max Planck para Astrofísica en Garching, Alemania. "Esta larga actividad es más consistente con los modelos magnéticos". Los campos magnéticos de una estrella se comprimen y amplían cuando al estrella colapsa en una agujero negro o una estrella de neutrones altamente magnetizada, llamada magnetar o magnetoestrella. Los modelos predicen que los campos son más fuertes – aproximadamente mil millones de veces el campo magnético de la Tierra – a lo largo del eje rotacional, donde forman una espiral similar a un sacacorchos que se amplía, de acuerdo con Giannios.

Dado que los campos magnéticos no tienen masa, son mucho más fáciles de acelerar que la materia. Los campos además serían más eficientes al portar la energía fuera del motor central.

El movimiento hacia fuera de los campos magnéticos finalmente disiparía su energía en rayos gamma – en un proceso muy similar a lo que sucede en las llamaradas solares, dijo Erin McMahon de la Universidad de Texas en Austin.

Las teorías predicen que esta producción de rayos gamma tiene lugar a 16 mil millones de kilómetros de la fuente central, unas 10 veces más lejos que el modelo de la bola de fuego. McMahon y sus colegas estudiaron recientemente una muestra de 10 GRBs y encontraron que la situación estimada de las emisiones de rayos gamma eran más consistentes con los flujos magnéticos.

Polarizado de forma opuesta

No es fácil confirmar la presencia de campos magnéticos en objetos astronómicos tan alejados, pero la luz que proviene de una fuente magnetizada debería estar polarizada, lo que significa que el campo eléctrico de la luz debería apuntar hacia una dirección específica.

"La polarización te da una forma de manejar los campos magnéticos", dijo la astrónomo Carole Mundell de la Universidad de Liverpool John Moores en el Reino Unido.

Mundell y sus colegas han construido un detector de polarización para GRBs – lo cual no es alfo fácil de conseguir, dado que la luz se apaga con gran rapidez. El equipo recientemente capturó su primer estallido, pero falló en detectar cualquier polarización – descartando aparentemente un campo magnético fuerte y bien ordenado.

Sin embargo, Giannios cree que los campos magnéticos podrían estar orientados de una forma que oculte la polarización de la señal. El problema es que no se puede decir exactamente cómo se comportará el campo en un flujo magnético, debido que los astrónomos aún no han podido observar uno en alguna configuración.

En cambio, los chorros de materia se ven a menudo saliendo de los quásars.

Campo abierto

Los campos magnéticos quedan tras sus homólogos de la bola de fuego no sólo observacionalmente sino también teóricamente.

"No sabemos aún cómo calcular todos los efectos de los campos magnéticos", dijo Piran. "El modelo no hace las suficientes predicciones".

Giannios coincide en que los investigadores del flujo tienen que acotarlos para ellos, especialmente al explicar qué que las luminiscencias brillen desde minutos a días.

"Pero la situación ha mejorado", dijo Giannios. "Ha habido cálculos detallados [del estallido inicial] y se han comparado con datos".

A la luz de los inesperados resultados procedentes del Swift, podría resultar que hay dos clases de GRBs: algunos nacidos del fuego y otros conducidos magnéticamente.

"Por ahora es un campo muy abierto", dijo Giannios. "Cada día nos trae nuevas sorpresas".

Fuente: Astroseti. Aportado por Gustavo Courault